延长气田高含硫井区勘探开发中的安全措施研究

李银生

（陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司，陕西延安 716000）

1 高含硫气田勘探开发安全对策及措施

近年来，随着延长石油大力发展，延长气田靖边井区呈现出井深、含硫高、开发难度大、开发技术要求高的特点。对该井区油气藏勘探开发过程中安全对策措施进行研究，有助于保护井区人民生命财产安全及确保延长气田安全高效开展生产活动。

1.1 钻井过程中的安全研究

钻井在油气藏的勘探开发过程中具有举足轻重的作用，也是安全事故发生较多的一道工艺，钻井是指通过机械设备或人力将地层钻凿成孔眼而对地下油气等化石矿产进行勘探或开发的工程。与钻井过程同时进行的还有录井施工作业，录井施工作业的任务是取全、取准各项地质资料及有关的钻井施工资料，对钻进过程中地质情况进行实时监测。钻井过程中经常发生的安全事故有：井架倒塌、物体打击、机械伤害、H2S中毒、火灾爆炸等[1]。发生以上事故的主要原因是：

（1）在井架安装及设备搬迁过程中，由于地面条件差、设备设施未年检、设备安装不当、安装工艺错误等；在钻进中动力系统、电器设备等维修保养不到位、工人误操作、指挥不当等；钻井设备设施性能不匹配，如4 000m的井，采用40型钻机或者改装50型钻机。

（2）钻井技术落后，钻井工程设计不合理、钻井液配备不合格、地层情况不明、事故处理不得当，对钻井过程中安全管理埋下隐患。

（3）录井作业中由于人员失职、渎职，未根据高含硫井区开发要求配备检测设备设施，设备设施安装位置错误、仪器仪表显示错误、设备设施材质不防硫等，使数据读取不准确，预警不及时，以至于预防及处置措施采取不当，增加事故损失率。

（4）钻井过程中发生井底事故时，地面井控设备设施未配备或失效、材质不防硫产生腐蚀损坏，人员操作不当，压井材料缺失，应急预案缺失、不符合实际或演练不到位等造成事故扩大。

针对上述危险产生的原因，将采取以下安全对策措施：①在钻井搬家的过程中要严格安全管理制度，落实安全防护措施，在涉及起重作业中要指定专人指挥，严格遵守“十不吊”规定，设备设施安装时必须先要平整井场，按照规范要求扩展井场大小（ZJ40型钻机：长≥100m，宽≥100m；ZJ50型钻机：长≥105m，宽≥105m），设备设施要经过检验，合格后方可安装作业，严格按照作业图纸进行安装。

②在钻井作业中严格按照操作规程操作各类设备设施，佩戴好个人防护用品，拒绝违章指挥、违章操作行为；严格交叉作业管理，实行安全管理责任制，明确各方安全责任。

③根据勘探开发情况，采用先进的钻井设备及钻井技术，如采用旋转导向钻井，可以从设计上避免许多缺陷，提高整体控制效率；严格落实工程施工设计方案，加强钻井液管理，严格履行配液标准，根据录井数据随时调整钻井液性能、起下钻速度等；制定应急预案，强化演练，提升应急能力，如关井的“四七”动作的执行；加强人员安全培训，提升作业队伍人员安全素质。

④加强录井队伍管理，杜绝录井队伍三违行为；采用先进设备，正确安装数据采集设备，合理分配信号通道；加强作业队伍间的沟通协调，共享地层数据及钻进数据，实现气侵、漏失、井壁坍塌等事故的提前预警，最大限度减少事故损失，确保人员财产安全。

1.2 试油（气）作业中的安全研究

试油（气）工程在天然气勘探开发中起着关键性作用，是油气井求产及评价单井油气产量的重要作业，其主要作用是将地下的油气释放出地表。试油（气）作业包括的作业流程有通洗井、射孔、压裂、放喷求产、测井作业等相关工序，工艺的复杂性及井区的高含硫性决定了试油（气）作业工程中安全事故易发、多发、危害严重的特性，高含硫井区试油（气）作业过程中安全事故主要包括放射源辐射、火药爆炸、H2S中毒、二氧化硫中毒以及火灾爆炸等安全事故，发生以上安全事故主要是由以下几个原因造成的：

（1）油气在高压状态时不但具有易燃易爆、密度低，黏度小的特点，而且高压会对井下管柱、地层、试油（气）设备产生慢性挤压，所以油气发生泄漏时往往很难及时发现，为排查安全隐患产生许多困难。

（2）对于高含硫的油气而言，如果地层中含有大量的水分子，那么H2S和二氧化硫将会与水形成弱酸性液体，对井下管柱、入井设备、地面设备产生腐蚀，给试气作业带来安全问题；

（3）在进行试油（气）过程中，如果高含硫油气出现问题，发生泄漏等，由于H2S、二氧化硫等气体本身具有较大的毒性，一旦发生H2S气体聚集，因为H2S比空气重，所以H2S聚集区域很难进行扩散，极易发生人员中毒。

（4）在求产作业中，高含硫天然气焚烧时会产生大量二氧化硫，虽然二氧化硫的质量比空气重，但是受到高压的作用通常会分散在空气中，暂时对工作人员及周边居民不产生安全问题，但是当二氧化硫与集雨云相遇，就会变成酸雨降落在地面，使地面建筑物出现腐蚀，地面农作物受到损害，而且还会出现严重污染土壤等问题。

针对以上原因高含硫油气田试油（气）可采取以下安全对策：

①工程设计方面。在高含硫井区进行试油（气）施工时，地面井控装置以及地下试气装置的设计在选取材料时，都应考虑H2S以及二氧化硫等酸性气体的腐蚀问题，避免因酸性气体腐蚀装置，产生泄漏问题。

②井场布置方面

按照SY/T5087—2005标准的要求在作业井场设置明显、清晰的警示标志，高含H2S等有毒有害气体的井，放喷管线应接至距井口不小于75m远的安全地带，分离器安全阀就地泄压管线应接出井场，气井放喷的天然气火炬出口距井口、建筑物、民宅及森林应大于100m。在射孔作业过程中承压管线10m以内严禁站人。高含硫开发井敏感环境提示应扩大到2km范围外。

③防火防爆防中毒的安全措施。在井口、分离器阀门、放喷区等危险性较高的场所进行工作时，需时刻做好防爆工作；在压裂、放喷及测试的工作场地中，要避免火工作业；在高含硫井区试油（气）场地必须配备足量的防火防爆设备，如灭火器、灭火机、消防水泵、铜榔头等；所有进驻场内的车辆都应配备防火设备并经过特殊的改造，如所有车辆的排气管都要按照防爆场所规定的防火要求安装防火罩。

在容易发生H2S和二氧化硫泄漏的位置，应安装检测装置，及时发现毒性气体泄漏，有效采取防范措施，减少事故损失。当射开油气层后，在进行放喷及测试的过程中，应对井场内进行H2S浓度测试，确保H2S含量不超过国家规定标准，对于高含硫井区试油（气）时，还需扩大毒性气体含量检测范围，防止周围居民出现中毒现象。当开始压裂时，在井场内的工作人员应佩戴气体报警器，实时监测气体浓度，方便工作人员及时处理和撤离。

2 结语

综上所述，对于高含硫井区的勘探开发，首先在工程设计时应当对作业过程中的危险有害因素进行充分辨识，通过采用先进的工艺技术、合理设计方案及作业流程，减少安全风险点。其次在作业过程中配备有效的井控设备设施，实行三级井控措施，加强现场管理，按照标准规范实行现场安全标准化管理，强化作业过程中对H2S等有毒有害气体实时检测，坚决杜绝井喷事故发生，有效防范安全事故发生。最后，通过强化人员安全操作规程培训，加强现场应急演练，配足配齐防H2S及有毒有害气体的安全防护设备设施，严守最后一道安全防线。